氧化呋咱合成策略、反应机理及其在含能材料研发中的应用

氧化呋咱是蕴含“潜硝基”片段的富氮芳环结构,其骨架致密性与突出的生成焓水平使其成为含能材料等领域的重要分子骨架。特殊的氮氧原子排布显著提升了氧化呋咱互变异构的倾向,而互变异构体的存在降低了氧化呋咱骨架的稳定性同时增加了其合成的难度。本文综述了基于不同策略的氧化呋咱的合成方法研究,以氧化呋咱骨架本身的制备反应机理为重点,分析比较了不同合成方法的优势与不足,并进一步总结了以氧化呋咱合成策略为基础的含能化合物研发进展。鉴于氧化呋咱本身的高致密性、高氧平衡、高生成焓特点,以氧化呋咱结构为基础的含能结构仍将是高能量密度材料研发的重点方向。

呋咱环构建策略及其含能化合物合成研究进展

呋咱环是一种具有高氮含量、高生成焓及热安定性好的含能结构单元,可设计、合成系列新型含能化合物。介绍了以乙二肟或氧化呋咱为原料构建呋咱环的2种主要方法,探讨了呋咱环化反应机理,并简单评价了其优劣。利用呋咱环上不同取代基的反应特点,综述了单呋咱、偶氮桥、氧桥及稠环呋咱等含能化合物的合成,同时重点介绍了性能优异的典型含能化合物的物化与爆轰性能。目前呋咱环的构建过程存在制备成本高、产率不理想等问题,阻碍了呋咱含能化合物在军事领域的应用,需对其合成工艺路线持续改进,以期获得低成本、高产率的合成方法。

3,4-二氨基呋咱合成及其含能衍生物研究进展

介绍了高压法、微波法、常压法3种3,4-二氨基呋咱(DAF)的合成方法,并对其优缺点进行了评述。基于DAF氨基可发生硝化、氧化、重氮化等反应特性,系统阐述了单呋咱、二呋咱偶氮、多呋咱以及稠环呋咱等DAF含能衍生物的合成方法,同时重点介绍了相关含能化合物的物化与爆轰性能。指出由于DAF制造成本偏高、规模小,严重制约着DAF含能衍生物在武器装备中的应用,需要开展DAF低成本制造工艺研究;应进一步拓展DAF含能衍生物合成研究,有望构建、合成性能优异的新一代含能材料,以满足含能材料领域的实际应用需求。